LEAP - 长期能源可替代规划模型

· LEAP模型数据要求：能源与环境建模的关键指南        

· LEAP模型的适用行业和特点：解析长期能源替代规划系统        

· 如何使用LEAP进行能源需求和供应建模        

· LEAP 2020版本更新的功能内容        

· LEAP应用软件的用户建议        

LEAP，低排放分析平台，是Stockholm Environment Institute开发的一种广泛使用的能源政策分析和气候变化缓解评估软件工具。LEAP已被数千个组织采用。其用户包括学术界、咨询公司和能源公用事业公司等等。

LEAP正在迅速成为进行综合资源规划、温室气体 (GHG) 缓解评估和低排放发展战略 (LEDS) 的事实标准。
 

综合规划

LEAP是一个集成的、基于场景的建模工具，可用于跟踪一个经济体全部部门的能源消耗、生产和资源开采。它可用于核算能源部门和非能源部门的温室气体 (GHG) 排放源和汇。除了跟踪温室气体外，LEAP还可用于分析当地和区域空气污染物以及短期气候污染物 (SLCP) 的排放，使其很适合研究当地空气污染减少的气候协同效益。

灵活性和易用性
LEAP以透明和直观的方式呈现复杂的能源分析概念而在用户中享有盛誉。同时，LEAP对具有广泛知识的用户来说足够灵活：从希望设计政策并向决策者展示其好处的专家，到希望在接受挑战的年轻分析师中培养能力的培训师了解能源系统的复杂性。

建模方法
LEAP不是特定能源系统的模型，而是一种可用于创建不同能源系统模型的工具，其中每个系统都需要自己特有的数据结构。LEAP 支持范围广泛的不同建模方法：在需求方面，这些方法从自下而上的用途会计技术到自上而下的宏观经济建模。LEAP还包括一系列可选的专门方法，包括运输规划等领域的库存周转建模。在供应方面，LEAP提供了一系列核算、模拟和优化方法，这些方法足以对电力部门的发电和容量扩展规划进行建模，同时也足够灵活和透明，允许LEAP轻松合并来自其他模型的数据和结果。

LEAP在两个基本概念层面上运作。在一个层面上，LEAP的内置计算处理全部“无争议”的能源、排放和成本效益核算计算。在第二层，用户输入类似于电子表格的表达式，可用于指定时变数据或创建各种复杂的多变量模型，从而使计量经济学和模拟方法能够嵌入到LEAP的整体会计框架中。新版本的LEAP还支持优化建模：允许构建电力系统容量扩展和调度的低成本模型，可能会受到各种限制，例如CO2限制或当地空气污染。

大体时间
LEAP旨在作为中长期建模工具。它的大部分计算都发生在年度时间步长上，时间范围可以无限延长。研究通常包括被称为当前账户的历史时期，其中运行模型以测试其复制已知统计数据的能力，以及多个前瞻性情景。通常，大多数研究使用20至50年的预测期。一些结果是用更精细的时间细节计算的。例如，对于电力部门的计算，可以将一年分成不同的用户定义的“时间片”来表示季节、日期类型甚至一天中的代表性时间。

情景分析
LEAP是围绕场景分析的概念设计的。情景是关于能源系统如何随时间演变的自洽故事情节。使用LEAP，政策分析师可以通过比较能源需求、社会成本和收益以及环境影响来创建并评估备选方案。LEAP情景管理器（如下图所示）可用于描述单个政策措施，然后可以将这些措施以不同的组合和排列方式组合成替代的综合情景。这种方法使政策制定者能够评估单个政策的影响以及多项政策和措施结合时发生的相互作用。例如，电器能效标准与可再生能源组合标准相结合的好处可能小于单独考虑的两项措施的好处之和。在右侧显示的屏幕中，各个措施被组合成一个整体的GHG减缓方案，其中包含用于减少温室气体排放的各种措施。

初始数据要求低
LEAP的一个主要优点是其初始数据要求低。很多建模工具依赖于很特殊且通常很复杂的求解算法（例如优化），因此往往具有高度不灵活的数据要求。为此类模型开发数据是一项耗时的任务，需要相对高水平的知识。相比之下，因为它提供了建模方法的选择以及LEAP是可选的，因此它对初始数据的要求要低得多，并允许其用户根据相对简单的会计原则开始构建模型。LEAP适应性强且透明的数据结构很适合迭代分析方法：用户先快速创建尽可能简单的初始分析。在以后的迭代中，用户只在数据可用时以及添加的详细信息为分析中解决的问题提供进一步有用的见解时才增加复杂性。

分析视图
LEAP被构造为能源系统的一系列“视图”。主要的“分析视图"是用户创建数据结构和场景并输入描述历史年份和前瞻性场景的全部数据的地方。在分析视图中，分层树显示了用于分析的主要数据结构。该树支持简化能源分析中数据构建和维护的标准操作（复制、粘贴、拖放等）。树为系统的建模方式提供了很大的灵活性。例如，需求模型在需要基于技术的详细分析的部门中可能高度分解，但在能源使用不太紧要或不太了解的部门中可能会更加聚合。LEAP还支持多区域分析，可以为每个区域创建不同的数据结构。

创建模型的工具
LEAP包括很多内置工具，可以轻松创建复杂的模型和投影。时间序列向导允许您通过将数据直接输入LEAP或通过导入数据或创建到Excel电子表格的链接来创建插值、阶跃函数和各种趋势预测。

Expression Builder允许您构建复杂的模型，这些模型使用LEAP的大型内置函数库以及对其他数据和计算结果的引用LEAP. 只需将分支从主树数据结构拖放到Expression Builder工具中，即可以图形方式构建变量引用。为了帮助调试这些模型，Expression Builder还提供了建模表达式的“边检查边输入”验证，在工具栏上实时显示全部语法或运行时错误消息。

查看结果
直观且易于使用的报告是LEAP的另一个关键组成部分，可帮助用户可视化和解释结果并发现错误。LEAP计算出大量的结果，可以显示为图表、表格甚至地图。结果视图（如下所示）使处理多维结果变得很方便。例如，能源需求结果是从五个维度计算的：燃料、年份、情景区域和分支机构（即分析的行业和子行业）。用户只需选择要在图表的每个轴上显示的维度。对于其他维度，用户可以选择只显示一个元素的结果，或者对全部或选定元素的结果求和。例如，用户可以按燃料和年份为特定区域和一个部门的特定场景选择需求结果（例如结果可以几乎任意测量单位显示，并且有很多选项可用于配置结果，包括选择图表类型（面积、条形图、折线图、饼图等）、图表颜色、数字格式（增长率、百分比份额）、表格中显示的小数位数等）。可以通过绘制多个情景或通过显示结果与选定情景的差异来比较和评估替代政策情景。例如，您可以比较一个积极的政策情景与政策中立的一切照旧情景的成本。全部结果也可以通过单击鼠标导出：表格导出到Excel，图表导出到PowerPoint。

您可以配置和保存“收藏夹”图表，其方式与在Web浏览器中存储书签的方式大致相同：可以轻松地在分析的关键结果之间快速切换。多个喜欢的图表甚至可以组合在一起并绘制在屏幕上的概览视图中。因为可以轻松快速地重新计算结果，LEAP可以用作高度交互的调试工具：一种鼓励用户批判性地思考分析的有效性和合理性的工具。

能量平衡
LEAP能够自动生成标准格式能量平衡报告的结果。LEAP的能源平衡表可以表格、图表和桑基图格式（见下文）显示，并且可以自定义它们以汇总不同年份或不同地区的详细或简化燃料类别的信息。能源平衡结果也可以按部门或任意能源单位的子部门显示。

桑基图
桑基图可用于可视化正在建模的全部区域的能量平衡流LEAP. 他们概述了通过LEAP区域的能源流，从资源通过每个转换模块到能源需求。它们包括诸如进口、出口、库存变化、统计差异和能源损失等详细信息的表示，并且可以显示全部年份的任意情况。在多区域区域中，您可以显示整个区域或全部特定区域的桑基图。您还可以放大桑基图以查看特定转换模块（例如发电或炼油）中的流程。

TED：技术与环境数据库
分析师通常需要随时访问描述能源技术的新数据。此类数据分布在各种来源，不容易获取。为了解决这个问题，LEAP包括一个技术和环境数据库 (TED)，该数据库描述了一系列能源技术的技术特性、成本和环境影响，包括现有技术、当前理想实践和下一代设备。

TED包括数百种技术的数据，参考了包括气候变化专门委员会 (IPCC)、美国能源部和能源署在内的数十家机构的报告。除了其定量数据外，TED还包括定性信息页面，用于审查范围广泛的能源技术的可用性、适用性、成本效益和关键环境问题。TED 自己的排放因子核心数据库可以由用户自己的数据进行编辑或补充。来自TED的排放因子和其他信息可以自动纳入LEAP分析：从而可以轻松地根据LEAP的能源情景和TED中的排放因子创建排放情景。

笔记视图
无论分析设计得多么好，它的用处将取决于它被记录和引用的程度。LEAP中的Notes View通过提供一个带有内置书目参考数据库的简单文字处理工具来帮助解决这个问题。注释视图鼓励用户记录他们的数据、假设和方法。可以在树数据结构的每个分支处输入注释，然后打印或导出到Microsoft Word以用于报告。

高等建模：LEAP的应用程序编程接口 (API)
除了用作独立的建模系统外，LEAP还可以使用其标准应用程序编程接口 (API) 集成到更大的模型网络中。API允许使用任意标准的面向对象编程语言（例如Visual Basic、C或Java）来控制LEAP。程序可以控制LEAP如何运行、插入和编辑数据、提取结果甚至以编程方式更改LEAP中的数据结构。LEAP甚至包括它自己的内置脚本工具，您可以使用它来创建控制LEAP的Visual Basic脚本。

指标
除了建模功能，LEAP现在还可以用作计算、评估和显示很多社会、经济和能源相关发展指标的工具。提供了一系列功能，可以轻松创建复合标准化指标，以比较跨区域的结果或评估备选方案的性能。可以生成各种各样的指标，包括5星和10星评分、排名和z 分数。

硬件和软件要求
LEAP是一个单用户系统，可在全部使用Windows Vista、Windows 7、Windows 8或Windows 10的标准PC上运行。不需要互联网连接，但对于在线访问更新、技术支持和其他数据集很有用。同样，LEAP旨在与Microsoft Office应用程序（如Word、PowerPoint和Excel）紧密协作，尽管这些不是必需的。LEAP不是为在Apple或Linux计算机上运行而设计的。